محفظه های فلزی نقش های متعددی را در صنعت مدرن، حمل و نقل، انرژی و الکترونیک ایفا می کنند، از جمله حفاظت، تحمل بار-، اتلاف گرما، و محافظ الکترومغناطیسی. انتخاب مواد به طور مستقیم بر عملکرد، عمر مفید و هزینه کلی مسکن تأثیر می گذارد. با توجه به تفاوت در محیط های کاربردی، الزامات عملکردی و اقتصادی، انتخاب علمی و منطقی مواد یک پیش نیاز برای اطمینان از برآورده شدن مسکن با اهداف طراحی و عملکرد قابل اعتماد است.
انتخاب مواد ابتدا باید بر اساس تطبیق خواص مکانیکی باشد. محفظه های فلزی اغلب نیاز به مقاومت در برابر ضربه های خارجی، ارتعاشات، وزن خود و بارهای اضافی دارند. ماده انتخاب شده باید دارای استحکام، سفتی و مقاومت در برابر خستگی کافی باشد. فولاد کربنی به دلیل هزینه کم، استحکام تسلیم متوسط و سهولت پردازش، به طور گسترده در تجهیزات صنعتی عمومی و سازه های جانبی ساختمان استفاده می شود. در کاربردهایی با بارهای زیاد یا نیاز به چقرمگی بالا، فولاد کم آلیاژ-استحکام پایین میتواند استحکام ویژه بالاتری ایجاد کند، وزن را کاهش دهد و ایمنی را بهبود بخشد. از سوی دیگر، فولاد ضد زنگ، استحکام را با چقرمگی عالی ترکیب می کند و آن را برای محیط هایی که نیاز به مقاومت در برابر بارهای دینامیکی و ضربه دارند، مناسب می کند.
مقاومت در برابر خوردگی محیطی یکی از ملاحظات کلیدی در انتخاب مواد است. فلزات مختلف تفاوت های قابل توجهی در مقاومت به خوردگی خود در محیط های مرطوب، نمک پاش، اسیدی، قلیایی یا شیمیایی از خود نشان می دهند. فولاد کربن معمولی در هنگام قرار گرفتن در معرض خطر زنگ زدگی است و برای محافظت در برابر خوردگی نیاز به گالوانیزه کردن سطح، پوشش پودری یا رنگ آمیزی دارد. فولاد ضد زنگ، با تکیه بر یک فیلم غیرفعال تشکیل شده توسط کروم، می تواند بدون تعمیر و نگهداری در اکثر محیط های جوی و با خورندگی خفیف استفاده شود. 316 فولاد ضد زنگ حاوی مولیبدن، مقاومت بالایی در برابر خوردگی یون کلرید ارائه می دهد و آن را برای محیط های دریایی یا شیمیایی مناسب می کند. آلیاژهای آلومینیوم از طریق یک فیلم اکسید طبیعی به مقاومت خوردگی خوبی در محیط های خشک یا با خورندگی خفیف دست می یابند. چگالی کم آنها طراحی سبک وزن را تسهیل می کند و باعث می شود که معمولاً در محفظه های حمل و نقل و تجهیزات قابل حمل استفاده شوند. فولاد در حال هوازدگی، از طریق طراحی ترکیبی خاص، یک لایه زنگ پایدار بر روی سطح تشکیل می دهد و خوردگی بیشتر را به تاخیر می اندازد. این استحکام ساختاری را با جذابیت های زیبایی ترکیب می کند و آن را برای امکانات بزرگ در فضای باز مناسب می کند.
هدایت دما و اتلاف گرما به ویژه برای محفظه های کاربردی خاص مهم است. تجهیزات-حرارت-بالا به محفظه هایی نیاز دارند که حفاظت و مدیریت حرارتی را ترکیب کنند. در این موارد، آلیاژهای آلومینیوم یا مس با رسانایی حرارتی بالا ترجیح داده میشوند و راندمان اتلاف گرما را میتوان از طریق طرحبندیهای بهینه دنده و سوراخسازی بهبود بخشید. فولاد رسانایی حرارتی نسبتاً کمی دارد، اما این می تواند در کاربردهایی که نیاز به عایق بالا یا مقاومت در برابر آتش دارند، یک مزیت باشد. الزامات محافظ الکترومغناطیسی نیز بر انتخاب مواد تأثیر می گذارد. فلزات با رسانایی خوب (مانند مس، آلومینیوم و فولاد) میتوانند لایههای محافظ پیوسته برای مسدود کردن یا تضعیف انتشار امواج الکترومغناطیسی تشکیل دهند. فولاد ضد زنگ، به دلیل رسانایی کمی پایین تر، می تواند با افزایش ضخامت یا ترکیب آن با سایر اقدامات محافظ، نیازها را برآورده کند.
امکان سنجی فناوری پردازش، دامنه کاربرد عملی مواد را محدود می کند. برخی از آلیاژهای با استحکام بالا یا خاص، قابلیت جوشکاری و ماشینکاری ضعیفی دارند و به تجهیزات تخصصی و پارامترهای فرآیندی نیاز دارند که ممکن است هزینه ها و سختی تولید را افزایش دهد. آلومينيوم و آلياژهاي آلومينيوم به آساني ميشوند، خم ميشوند و دستگاه CNC ميتوانند براي توليد انبوه پوستههاي ديواره نازک- پيچيده مناسب باشند. فولاد دارای فرآیندهای جوشکاری بالغ است و می تواند نیازهای اکثر سازه های سنگین را برآورده کند. اگرچه مس عملکرد برتری دارد، اما گران است و تمایل قابل توجهی به سخت شدن دارد و بیشتر در قسمت های حیاتی یا ماژول های کاربردی خاص استفاده می شود.
اقتصاد و پایداری نیز ابعاد مهمی برای انتخاب مواد هستند. هزینههای خرید اولیه باید همراه با کل هزینههای چرخه عمر{1} در نظر گرفته شود: فولاد ضد زنگ و مس سرمایهگذاری اولیه بالاتری دارند، اما میتوانند تلفات تعمیر و نگهداری و خرابی را در محیطهای سخت کاهش دهند. فولاد معمولی همراه با یک پوشش محافظ موثر می تواند تعادلی بین هزینه و دوام ایجاد کند. علاوه بر این، فلزات بسیار قابل بازیافت هستند و انتخاب مواد قابل بازیافت به کاهش بار محیطی و همسویی با الزامات توسعه سبز کمک می کند.
به طور کلی، انتخاب مواد پوشش فلزی باید بر اساس معیارهای اصلی مانند خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی، سازگاری عملکردی، امکانسنجی پردازش و صرفهجویی، همراه با ارزیابی جامع دما، رطوبت، محیطهای شیمیایی و ویژگیهای بار محیط خدمات باشد. تنها از طریق همکاری چند رشتهای و تأیید تجربی میتوان یک طرح انتخاب مواد از نظر علمی درست ایجاد کرد، که بدنه را قادر میسازد تا حداکثر کارایی خود را در شرایط پیچیده عملیاتی انجام دهد و تضمینی محکم برای عملکرد ایمن و پایدار تجهیزات ارائه دهد.
